Bitte machen Sie sich alle für einen Moment eine ganz einfache Tatsache bewusst: So ziemlich alles, was wir über das Universum wissen, wissen wir durch Licht. Wir können auf der Erde stehen und in den Nachthimmel sehen und Sterne mit unseren bloßen Augen betrachten. Die Sonne befeuert unser peripheres Sehen, wir sehen Licht, das vom Mond reflektiert wird, und in der Zeit, die vergangen ist, seit Galileo jenes rudimentäre Teleskop auf die Himmelskörper richtete, ist das uns bekannte Universum als sichtbares Licht zu uns gereist und hat dabei unermessliche Zeitalter kosmischer Geschichte durchquert. Mit Hilfe all unserer modernen Teleskope haben wir das alles studieren können: diesen beeindruckenden Stummfilm des Universums, diese Serie von Schnappschüssen, die bis zum Urknall zurückreichen.
I want to ask you all to consider for a second the very simple fact that, by far, most of what we know about the universe comes to us from light. We can stand on the Earth and look up at the night sky and see stars with our bare eyes. The Sun burns our peripheral vision. We see light reflected off the Moon. And in the time since Galileo pointed that rudimentary telescope at the celestial bodies, the known universe has come to us through light, across vast eras in cosmic history. And with all of our modern telescopes, we've been able to collect this stunning silent movie of the universe -- these series of snapshots that go all the way back to the Big Bang.
Aber das Universum ist kein Stummfilm, denn das Universum ist nicht stumm. Ich möchte Sie davon überzeugen, dass das Universum einen Soundtrack besitzt und dass dieser Soundtrack im Weltraum an sich abgespielt wird: Denn das All kann schwingen wie eine Trommel. Es kann eine Art Tonaufnahme erklingen lassen, die im ganzen Universum zu hören ist; von einigen der dramatischsten Geschehnisse, als diese sich ereigneten. Nun würden wir gerne zu dem wunderbaren visuellen Arrangement, das wir vom Universum haben, eine klangliche Komponente hinzufügen. Und auch, wenn wir bislang die Klänge des Universums noch nie gehört haben, sollten wir in den nächsten paar Jahren langsam den Lautstärkeregler für das, was da draußen passiert, hochdrehen.
And yet, the universe is not a silent movie because the universe isn't silent. I'd like to convince you that the universe has a soundtrack and that soundtrack is played on space itself, because space can wobble like a drum. It can ring out a kind of recording throughout the universe of some of the most dramatic events as they unfold. Now we'd like to be able to add to a kind of glorious visual composition that we have of the universe -- a sonic composition. And while we've never heard the sounds from space, we really should, in the next few years, start to turn up the volume on what's going on out there.
Aus diesem Ehrgeiz heraus, Lieder des Universums einzufangen, richten wir unser Interesse auf Schwarze Löcher und das ihnen innewohnende Versprechen. Schwarze Löcher hämmern nämlich gegen die Raumzeit wie Holzschlegel auf eine Trommel. Sie haben einen sehr charakteristischen Klang, den ich Ihnen gerne vorspielen möchte; oder unsere Vorstellung davon, wie sich dieses Lied anhören wird. Schwarze Löcher sind ein dunkles Etwas vor einem dunklen Himmel. Wir können sie nicht direkt sehen. Sie erreichen uns nicht durch Licht, zumindest nicht direkt. Wir können sie indirekt sehen, da Schwarze Löcher in ihrer Umgebung entsetzlichen Schaden anrichten. Sie zerstören die Sterne in ihrer Umgebung. Sie verbrennen Trümmerteile in ihrer Umgebung. Aber sie erreichen uns nicht direkt durch Licht. Eines Tages sehen wir vielleicht einen Schatten, den ein schwarzes Loch vor einem hellen Hintergrund wirft, aber bis jetzt ist uns das nicht gelungen. Und dennoch kann man Schwarze Löcher hören, auch, wenn sie unsichtbar sind. Der Grund dafür ist, dass sie auf der Raumzeit wie auf einer Trommel spielen.
So in this ambition to capture songs from the universe, we turn our focus to black holes and the promise they have, because black holes can bang on space-time like mallets on a drum and have a very characteristic song, which I'd like to play for you -- some of our predictions for what that song will be like. Now black holes are dark against a dark sky. We can't see them directly. They're not brought to us with light, at least not directly. We can see them indirectly, because black holes wreak havoc on their environment. They destroy stars around them. They churn up debris in their surroundings. But they won't come to us directly through light. We might one day see a shadow a black hole can cast on a very bright background, but we haven't yet. And yet black holes may be heard even if they're not seen, and that's because they bang on space-time like a drum.
Wir verdanken die Vorstellung, dass das Weltall wie eine Trommel klingt, Albert Einstein, dem wir so viel verdanken. Einstein erkannte, dass, wenn der Weltraum leer wäre, wenn das Universum leer wäre, es wie auf diesem Bild aussehen müsste, nur eben ohne dieses hilfreiche Raster. Aber wenn wir uns im freien Fall durch das Weltall bewegten, auch ohne dieses hilfreiche Raster, dann könnten wir es vielleicht selbst malen. Denn wir würden erkennen, dass wir uns entlang gerader Linien, entlang unverzerrter, gerader Pfade durch das Universum bewegen. Einstein erkannte auch (und genau darum geht es), dass wenn man Energie oder Masse ins Universum bringt, sie das Universum krümmt. Käme ein im freien Fall befindlicher Körper, sagen wir, an der Sonne vorbei, dann würde er verzerrt werden, entlang der natürlichen Krümmungslinien im Raum. Das ist Einsteins großartige Allgemeine Relativitätstheorie. Selbst Licht wird entlang dieser Pfade gebeugt. Und ein Körper kann so stark gebeugt werden, dass er in eine Umlaufbahn um die Sonne gelangt, so wie die Erde, oder wie der Mond in der Erdumlaufbahn. Dies sind natürliche Krümmungen im Weltraum.
Now we owe the idea that space can ring like a drum to Albert Einstein -- to whom we owe so much. Einstein realized that if space were empty, if the universe were empty, it would be like this picture, except for maybe without the helpful grid drawn on it. But if we were freely falling through the space, even without this helpful grid, we might be able to paint it ourselves, because we would notice that we traveled along straight lines, undeflected straight paths through the universe. Einstein also realized -- and this is the real meat of the matter -- that if you put energy or mass in the universe, it would curve space, and a freely falling object would pass by, let's say, the Sun and it would be deflected along the natural curves in the space. It was Einstein's great general theory of relativity. Now even light will be bent by those paths. And you can be bent so much that you're caught in orbit around the Sun, as the Earth is, or the Moon around the Earth. These are the natural curves in space.
Was Einstein nicht wusste, war Folgendes: Wenn man die Sonne nehmen und zu einem Ball von von sechs Kilometern Durchmesser zusammenpressen würde, wenn man etwas mit der millionenfachen Masse der Erde nehmen und auf sechs Kilometer zusammenpressen würde, dann würde man ein Schwarzes Loch erzeugen; einen Körper von solcher Dichte, dass Licht, das zu nahe daran vorbei käme, niemals mehr entkommen könnte. Es wäre ein schwarzer Schatten vor dem Universum. Es war nicht Einstein, der das erkannte, sondern Karl Schwarzchild, ein Deutschjude. Als er im 1. Weltkrieg in die deutsche Armee eintrat, war er bereits ein erfolgreicher Wissenschaftler, der an der russischen Front arbeitete. Ich stelle mir gerne vor, wie Schwarzchild im Krieg in den Schützengräben Flugbahnen für Kanonen berechnete und zwischendurch Einsteins Gleichungen berechnete, wie man das in Schützengräben eben so macht. Er las Einsteins gerade veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie und war von dieser Theorie gefesselt. Bald hatte er eine genaue mathematische Lösung entwickelt, die etwas Außerordentliche beschrieb: Kurven, die so stark gekrümmt waren, dass das Weltall in sie herabregnen würde. Das Weltall selbst würde sich wie ein Wasserfall biegen und in den Schlund eines Loches hinabfließen. Selbst Licht würde diesem Strom nicht entrinnen. Licht würde mitgerissen werden in den Abgrund und alles andere ebenso. Alles, was übrig bliebe, wäre ein Schatten.
What Einstein did not realize was that, if you took our Sun and you crushed it down to six kilometers -- so you took a million times the mass of the Earth and you crushed it to six kilometers across, you would make a black hole, an object so dense that if light veered too close, it would never escape -- a dark shadow against the universe. It wasn't Einstein who realized this, it was Karl Schwarzschild who was a German Jew in World War I -- joined the German army already an accomplished scientist, working on the Russian front. I like to imagine Schwarzschild in the war in the trenches calculating ballistic trajectories for cannon fire, and then, in between, calculating Einstein's equations -- as you do in the trenches. And he was reading Einstein's recently published general theory of relativity, and he was thrilled by this theory. And he quickly surmised an exact mathematical solution that described something very extraordinary: curves so strong that space would rain down into them, space itself would curve like a waterfall flowing down the throat of a hole. And even light could not escape this current. Light would be dragged down the hole as everything else would be, and all that would be left would be a shadow.
Er schrieb Einstein und sagte: »Wie Sie sehen werden, war der Krieg gnädig zu mir. Trotz schweren Artilleriefeuers ist es mir gelungen, zu entkommen und im Land Ihrer Gedanken spazierenzugehen.« Einstein war von der Präzision dieser Lösung sehr beeindruckt, und, wie ich hoffe, auch vom Engagement des Wissenschaftlers. Dies zeigt, wie hart Wissenschaftler selbst unter erschwerten Bedingungen arbeiten. In der folgenden Woche stellte er Schwarzchilds Idee der Preußischen Akademie der Wissenschaften vor. Aber Einstein hielt Schwarze Löcher zeitlebens für eine mathematische Kuriosität. Er glaubte nicht daran, dass es sie wirklich gäbe. Er war überzeugt, die Natur würde uns vor ihrer Entstehung schützen. Es sollte Jahrzehnte dauern, bis der Begriff »Schwarzes Loch« geprägt wurde und Menschen begriffen, dass Schwarze Löcher astrophysische Körper sind. Tatsächlich sind sie die leblose Zustandsform extrem dichter Sterne, die in einer entsetzlichen Katastrophe am Ende ihres Lebens in sich zusammenfallen.
Now he wrote to Einstein, and he said, "As you will see, the war has been kind to me enough. Despite the heavy gunfire, I've been able to get away from it all and walk through the land of your ideas." And Einstein was very impressed with his exact solution, and I should hope also the dedication of the scientist. This is the hardworking scientist under harsh conditions. And he took Schwarzschild's idea to the Prussian Academy of Sciences the next week. But Einstein always thought black holes were a mathematical oddity. He did not believe they existed in nature. He thought nature would protect us from their formation. It was decades before the term "black hole" was coined and people realized that black holes are real astrophysical objects -- in fact they're the death state of very massive stars that collapse catastrophically at the end of their lifetime.
Unsere Sonne hingegen wird nicht als Schwarzes Loch enden. Sie ist dafür einfach nicht groß genug. Aber wir haben ein kleines Gedankenexperiment durchgeführt, so wie Einstein es auch gerne tat. Stellen wir uns vor, dass wir die Sonne auf sechs Kilometer Durchmesser zusammenpressen und eine winzige Erde in ihre Umlaufbahn bringen, sagen wir 30 km entfernt von dieser schwarzen Sonne. Diese Erde würde von selbst leuchten, (denn da die Sonne dann verschwunden wäre, gäbe es keine andere Lichtquelle) also lassen wir unsere kleine Erde von selbst leuchten. Wir könnten die Erde in eine unbeschwerte Umlaufbahn bringen etwa 30 km entfernt von dem zerquetschten Schwarzen Loch. Dieses zerquetschte Schwarze Loch wäre in etwa so groß wie Manhattan. Es würde sich noch ein wenig in den Hudson ergießen, bevor es die Erde zerstörte. Aber ungefähr darüber reden wir. Wir reden über etwas, das man zusammenpressen kann, bis es halb so groß ist wie Manhattan.
Now our Sun will not collapse to a black hole. It's actually not massive enough. But if we did a little thought experiment -- as Einstein was very fond of doing -- we could imagine putting the Sun crushed down to six kilometers, and putting a tiny little Earth around it in orbit, maybe 30 kilometers outside of the black-hole sun. And it would be self-illuminated, because now the Sun's gone, we have no other source of light -- so let's make our little Earth self-illuminated. And you would realize you could put the Earth in a happy orbit even 30 km outside of this crushed black hole. This crushed black hole actually would fit inside Manhattan, more or less. It might spill off into the Hudson a little bit before it destroyed the Earth. But basically that's what we're talking about. We're talking about an object that you could crush down to half the square area of Manhattan.
Jetzt bringen wir die Erde ganz dicht heran, bis auf etwa 30 km, und sehen, wie sie sich auf einer perfekten Umlaufbahn um das Schwarze Loch bewegt. Es gibt einen Art Mythos, dass Schwarze Löcher alles im Universum verschlingen, aber tatsächlich muss man ihnen sehr nahe kommen, um hineinzufallen. Was aber von unserem Standpunkt aus besonders beeindruckend ist, ist die Tatsache, dass wir die Erde immer sehen können. Sie kann sich nicht hinter dem Schwarzen Loch verstecken. Das Licht, das von der Erde kommt, einiges davon fällt hinein, aber einiges wird gestreut und kehrt zu uns zurück. Man kann also nichts hinter einem Schwarze Loch verbergen. Wenn dies der Kampfstern Galactica ist und Sie gegen die Zylonen kämpfen, dann verstecken Sie sich besser nicht hinter dem Schwarzen Loch. Die können sie sehen.
So we move this Earth very close -- 30 kilometers outside -- and we notice it's perfectly fine orbiting around the black hole. There's a sort of myth that black holes devour everything in the universe, but you actually have to get very close to fall in. But what's very impressive is that, from our vantage point, we can always see the Earth. It cannot hide behind the black hole. The light from the Earth, some of it falls in, but some of it gets lensed around and brought back to us. So you can't hide anything behind a black hole. If this were Battlestar Galactica and you're fighting the Cylons, don't hide behind the black hole. They can see you.
Unsere Sonne wird also nicht zu einem Schwarzen Loch kollabieren, ihre Masse reicht hierfür nicht aus. Aber es gibt Zehntausende von Schwarzen Löchern in unserer Galaxis. Wenn eines davon die Milchstraße auslöschte, würde das so aussehen. Wir würden einen Schatten des Schwarzen Lochs sehen, vor dem Hintergrund von Milliarden von Sternen der Milchstraßen-Galaxis und ihrer leuchtenden Staubbahnen. Sollten wir auf dieses Schwarze Loch zufallen, würden wir all das Licht sehen, das um es herum gebeugt würde, und wir könnten sogar in den Schatten eintreten, ohne zu bemerken, dass etwas Ungewöhnliches passiert. Es wäre schlecht, wenn wir versuchten, unsere Triebwerke zu zünden und zu flüchten, denn das könnten wir nicht, genauso wenig, wie das Licht entkommen kann.
Now, our Sun will not collapse to a black hole -- it's not massive enough -- but there are tens of thousands of black holes in our galaxy. And if one were to eclipse the Milky Way, this is what it would look like. We would see a shadow of that black hole against the hundred billion stars in the Milky Way Galaxy and its luminous dust lanes. And if we were to fall towards this black hole, we would see all of that light lensed around it, and we could even start to cross into that shadow and really not notice that anything dramatic had happened. It would be bad if we tried to fire our rockets and get out of there because we couldn't, anymore than light can escape.
Aber auch, wenn das Schwarze Loch von außen dunkel ist, ist es in seinem Inneren nicht dunkel, denn alles Licht der Galaxis könnte hinter uns einfallen. Und obwohl aufgrund eines Phänomens der Relativitätstheorie (der so genannten Zeitdilation) unsere Uhren im Verhältnis zur galaktischen Zeit langsamer zu gehen schienen, würde es so aussehen, als ob die Entwicklung der Galaxis sich beschleunigt hätte und uns entgegen geschossen käme, kurz bevor wir vom Schwarzen Loch zu Tode zermalmt würden. Es wäre wie bei einer Nahtod-Erfahrung, wenn man das Licht am Ende des Tunnels sieht. Allerdings wäre es eine umfassende Todeserfahrung. (Gelächter) Und man könnte niemandem vom Licht am Ende des Tunnels erzählen.
But even though the black hole is dark from the outside, it's not dark on the inside, because all of the light from the galaxy can fall in behind us. And even though, due to a relativistic effect known as time dilation, our clocks would seem to slow down relative to galactic time, it would look as though the evolution of the galaxy had been sped up and shot at us, right before we were crushed to death by the black hole. It would be like a near-death experience where you see the light at the end of the tunnel, but it's a total death experience. (Laughter) And there's no way of telling anybody about the light at the end of the tunnel.
Nun haben wir noch niemals so einen Schatten eines Schwarzen Loches gesehen, aber Schwarze Löcher kann man hören, auch wenn sie unsichtbar sind. Stellen Sie sich bitte eine astrophysikalisch realistische Situation vor. Stellen Sie sich zwei Schwarze Löcher vor, die ein langes Leben gemeinsam verbracht haben. Vielleicht waren es einmal Sterne, die zu zwei Schwarzen Löchern kollabierten, jedes mit einer Masse zehnmal so groß wie die der Sonne. Wir quetschen sie jetzt zu einem Durchmesser von 60 km zusammen. Sie können sich mehrere hundert Male pro Sekunde drehen. Am Ende ihres Lebens umkreisen sie einander beinahe mit Lichtgeschwindigkeit. Sie können Tausende von Kilometern im Bruchteil einer Sekunde zurücklegen. Und während sie das tun, beugen sie nicht nur den Raum, sondern sie hinterlassen in ihrem Kielwasser ein Klingen des Raumes, eine echte Welle aus Raumzeit. Der Weltraum zieht sich zusammen und dehnt sich aus, während sie aus diesen Schwarzen Löchern hervorströmt und auf das Universum einhämmert. Und sie reisen mit Lichtgeschwindigkeit hinaus in den Kosmos.
Now we've never seen a shadow like this of a black hole, but black holes can be heard, even if they're not seen. Imagine now taking an astrophysically realistic situation -- imagine two black holes that have lived a long life together. Maybe they started as stars and collapsed to two black holes -- each one 10 times the mass of the Sun. So now we're going to crush them down to 60 kilometers across. They can be spinning hundreds of times a second. At the end of their lives, they're going around each other very near the speed of light. So they're crossing thousands of kilometers in a fraction of a second, and as they do so, they not only curve space, but they leave behind in their wake a ringing of space, an actual wave on space-time. Space squeezes and stretches as it emanates out from these black holes banging on the universe. And they travel out into the cosmos at the speed of light.
Diese Computersimulation verdanken wir einer Relativitäts-Arbeitsgruppe der NASA Goddard. Es hat fast 30 Jahre gedauert, bis jemand dieses Problem gelöst hatte. Dies war eine dieser Gruppen. Hier sehen wir zwei Schwarze Löcher, die einander umkreisen, wieder mit den hilfreichen, aufgemalten Linien. Vielleicht können Sie sehen – es ist ein bisschen undeutlich – aber wenn Sie die roten Wellen sehen, die austreten, das sind Gravitationswellen. Sie stellen tatsächlich den Klang des tönenden Weltraums dar und werden mit Lichtgeschwindigkeit aus diesen Schwarzen Löchern austreten, während sie immer leiser werden und schließlich verschmelzen werden zu einem sich drehenden, stillen Schwarzen Loch. Wenn Sie nahe genug wären, würden der Klang des sich zusammenziehenden und ausdehnenden Weltraums in Ihren Ohren dröhnen. Sie würden den Klang buchstäblich hören können. Natürlich würde auch Ihr Kopf gepresst und gedehnt werden, was recht unangenehm wäre, weshalb Sie auch Mühe hätten, das Geschehen zu begreifen. Aber ich möchte Ihnen gerne vorspielen, welche Klänge wir hier prognostizieren würden.
This computer simulation is due to a relativity group at NASA Goddard. It took almost 30 years for anyone in the world to crack this problem. This was one of the groups. It shows two black holes in orbit around each other, again, with these helpfully painted curves. And if you can see -- it's kind of faint -- but if you can see the red waves emanating out, those are the gravitational waves. They're literally the sounds of space ringing, and they will travel out from these black holes at the speed of light as they ring down and coalesce to one spinning, quiet black hole at the end of the day. If you were standing near enough, your ear would resonate with the squeezing and stretching of space. You would literally hear the sound. Now of course, your head would be squeezed and stretched unhelpfully, so you might have trouble understanding what's going on. But I'd like to play for you the sound that we predict.
Dies hier ist von meiner Arbeitsgruppe – ein etwas weniger glamouröses Computermodell. Stellen Sie sich vor, dass ein leichteres Schwarzes Loch in ein sehr schweres Schwarzes Loch fällt. Was Sie hören, ist das Geräusch, mit dem das leichte Schwarze Loch auf das Weltall hämmert, jedes Mal, wenn es dicht daran vorbeikommt. Wenn es sich wieder entfernt, ist es etwas zu leise. Aber es trifft auf wie ein Schlegel und zertrümmert das Weltall regelrecht, lässt es wie eine Trommel schwingen. Wir können vorhersagen, wie das klingen wird. Wir wissen: Wenn es hineinfällt, wird es schneller und lauter. Und schließlich hören wir, wie der kleine Kerl in den großen Kerl fällt. (Dumpfer Aufprall) Dann ist er verschwunden. Ich habe das noch nie so laut gehört – es ist wirklich viel dramatischer. Zu Hause klingt es eher etwas enttäuschend, mehr so wie ding, ding, ding.
This is from my group -- a slightly less glamorous computer modeling. Imagine a lighter black hole falling into a very heavy black hole. The sound you're hearing is the light black hole banging on space each time it gets close. If it gets far away, it's a little too quiet. But it comes in like a mallet, and it literally cracks space, wobbling it like a drum. And we can predict what the sound will be. We know that, as it falls in, it gets faster and it gets louder. And eventually, we're going to hear the little guy just fall into the bigger guy. (Thumping) Then it's gone. Now I've never heard it that loud -- it's actually more dramatic. At home it sounds kind of anticlimactic. It's sort of like ding, ding, ding.
Dies ist ein anderes Geräusch aus meiner Gruppe. Nein, ich zeige Ihnen keine Bilder, denn Schwarze Löcher hinterlassen keine hilfreichen Tintenspuren. Der Weltraum hat keine bunten, aufgemalten Linien. Aber wenn Sie während eines Weltraumurlaubs im All umhertrieben und Sie würden dies hier hören, dann sollten Sie machen, dass Sie wegkommen. (Gelächter) Sie sollten wirklich wegkommen von diesem Geräusch. Beide Schwarzen Löcher bewegen sich. Beide Schwarzen Löcher kommen einander näher. In diesem Fall schwingen sie zuerst sehr stark und dann verschmelzen sie. (Dumpfer Aufprall) Jetzt ist es verschwunden. Dieses Zirpen ist typisch für das Verschmelzen zweier Schwarzer Löcher, dass es am Ende so zirpt. Dies ist ist unsere Vorstellung davon, was wir sehen würden.
This is another sound from my group. No, I'm not showing you any images, because black holes don't leave behind helpful trails of ink, and space is not painted, showing you the curves. But if you were to float by in space on a space holiday and you heard this, you want to get moving. (Laughter) Want to get away from the sound. Both black holes are moving. Both black holes are getting closer together. In this case, they're both wobbling quite a lot. And then they're going to merge. (Thumping) Now it's gone. Now that chirp is very characteristic of black holes merging -- that it chirps up at the end. Now that's our prediction for what we'll see.
Zum Glück sind wir hier in Long Beach, Kalifornien in sicherer Distanz. Aber mit großer Wahrscheinlichkeit sind gerade irgendwo im Universum zwei Schwarze Löcher miteinander verschmolzen. Und genauso sicher ist es, dass der Weltraum um uns herum schwingt, nachdem er vermutlich Millionen Lichtjahre gebraucht hat, oder eine Million Jahre mit Lichtgeschwindigkeit zu uns gereist ist. Aber der Klang ist viel zu leise, als das wir ihn jemals hören könnten. Auf der Erde werden mit großem Eifer Experimente durchgeführt, eines davon heißt LIGO – die Abweichungen aufspüren sollen in der Art und Weise, wie der Weltraum sich zusammenzieht und wieder ausdehnt, Abweichungen in der Größenordnung kleiner als ein Atomkern auf einer Strecke von vier Kilometern. Es ist ein unglaublich ambitioniertes Projekt und seine Empfinflichkeit wird in den nächsten Jahren noch weiter entwickelt werden – um das hier wahrnehmen zu können. Es soll auch eine Mission für das Weltall geben, die hoffentlich innerhalb der nächsten zehn Jahre starten wird. Sie heißt LISA. LISA wird in der Lage sein, riesige Schwarze Löcher zu sehen, Schwarze Löcher mit der millionen- oder milliardenfachen Dichte der Sonne.
Luckily we're at this safe distance in Long Beach, California. And surely, somewhere in the universe two black holes have merged. And surely, the space around us is ringing after traveling maybe a million light years, or a million years, at the speed of light to get to us. But the sound is too quiet for any of us to ever hear. There are very industrious experiments being built on Earth -- one called LIGO -- which will detect deviations in the squeezing and stretching of space at less than the fraction of a nucleus of an atom over four kilometers. It's a remarkably ambitious experiment, and it's going to be at advanced sensitivity within the next few years -- to pick this up. There's also a mission proposed for space, which hopefully will launch in the next ten years, called LISA. And LISA will be able to see super-massive black holes -- black holes millions or billions of times the mass of the Sun.
Auf diesem Bild des Hubble-Teleskops sehen wir zwei Galaxien. Sie sehen aus, als ob sie in einer Umarmung erstarrt sind. Jede birgt vermutlich in ihrem Inneren ein riesiges Schwarzes Loch. Aber sie sind nicht erstarrt. Sie verschmelzen miteinander. Diese beiden Schwarzen Löcher stoßen zusammen und werden im Laufe von Milliarden Jahren eins. Unsere menschliche Wahrnehmungsfähigkeit ist nicht in der Lage, ein Lied solcher Zeitdauer zu erfassen. Aber LISA könnte das Endstadium zweier riesiger Schwarzen Löcher sehen, zu einem früheren Zeitpunkt in der Geschichte des Universums, die letzen 15 Minuten, bevor sie verschmelzen. Und es geht nicht nur um Schwarze Löcher, sondern auch um all die großen Störungen im Universum – und die größte von allen ist der Urknall. Als man den Begriff prägte, war das verächtlich gemeint – »Wer glaubt schon an einen Urknall, einen Big Bang?« Aber heute könnte der Begriff technisch gesehen sogar angebrachter sein, denn es könnte knallen; es könnte ein Geräusch geben.
In this Hubble image, we see two galaxies. They look like they're frozen in some embrace. And each one probably harbors a super-massive black hole at its core. But they're not frozen; they're actually merging. These two black holes are colliding, and they will merge over a billion-year time scale. It's beyond our human perception to pick up a song of that duration. But LISA could see the final stages of two super-massive black holes earlier in the universe's history, the last 15 minutes before they fall together. And it's not just black holes, but it's also any big disturbance in the universe -- and the biggest of them all is the Big Bang. When that expression was coined, it was derisive -- like, "Oh, who would believe in a Big Bang?" But now it actually might be more technically accurate because it might bang. It might make a sound.
Diese Animation von Freunden von mir in den Proton Studios zeigt eine Außenansicht des Big Bang, des Urknalls. Wir wollen das nie wirklich versuchen; wir wollen niemals innerhalb des Universums sein, weil man niemals außerhalb des Universums sein kann. Stellen Sie sich also vor, Sie befinden sich im Urknall. Er ist überall, überall um Sie herum und der Weltraum wabert und schwingt völlig unkontrolliert. 14 Milliarden Jahre gehen vorüber, aber dieses Lied erklingt immer noch um uns herum. Galaxien bilden sich und Generationen von Sternen werden in diesen Galaxien geboren. Und um einen dieser Sterne, wenigstens einen einzigen, kreist ein bewohnbarer Planet. Und hier sitzen wir und arbeiten wie verrückt an diesen Experimenten, machen Berechnungen und schreiben Computercode.
This animation from my friends at Proton Studios shows looking at the Big Bang from the outside. We don't ever want to do that actually. We want to be inside the universe because there's no such thing as standing outside the universe. So imagine you're inside the Big Bang. It's everywhere, it's all around you, and the space is wobbling chaotically. Fourteen billion years pass and this song is still ringing all around us. Galaxies form, and generations of stars form in those galaxies, and around one star, at least one star, is a habitable planet. And here we are frantically building these experiments, doing these calculations, writing these computer codes.
Stellen Sie sich vor, dass vor einer Milliarde Jahren zwei Schwarze Löcher zusammenstießen. Ihr Lied klingt seitdem durch den Weltraum, schon die ganze Zeit. Uns gab es damals noch nicht einmal. Es kommt näher und näher – vor 40.000 Jahren haben wir noch Höhlenbilder gemalt. Los, beeilt Euch, möchte man sagen – Baut eure Meßgeräte. Es kommt näher und näher und 20.., in welchem Jahr dieses Jahrhunderts auch immer, wenn unsere Messgeräte endlich empfindlich genug sind – wir werden sie bauen, wir werden die Maschinen anschalten und bang, wir werden es einfangen – das erste Lied aus dem Weltall. Sollte es der Big Bang sein, den wir aufnehmen, dann würde er so klingen. (Rauschen) Es ist ein schreckliches Geräusch. Es ist buchstäblich der Inbegriff von Lärm. Es ist weißes Rauschen, es ist ein so chaotisches Geräusch. Aber es ist überall um uns herum, wahrscheinlich jedenfalls, wenn es nicht durch einen anderen Vorgang im Universum ausgelöscht wurde. Wenn wir es aufnehmen, wird es in unseren Ohren wie Musik klingen, weil es ein leises Echo sein wird, ein Widerhall des Moments unserer Erschaffung, unseres sichtbaren Universums.
Imagine a billion years ago, two black holes collided. That song has been ringing through space for all that time. We weren't even here. It gets closer and closer -- 40,000 years ago, we're still doing cave paintings. It's like hurry, build your instruments. It's getting closer and closer, and in 20 ... whatever year it will be when our detectors are finally at advanced sensitivity -- we'll build them, we'll turn on the machines and, bang, we'll catch it -- the first song from space. If it was the Big Bang we were going to pick up, it would sound like this. (Static) It's a terrible sound. It's literally the definition of noise. It's white noise; it's such a chaotic ringing. But it's around us everywhere, presumably, if it hasn't been wiped out by some other process in the universe. And if we pick it up, it will be music to our ears because it will be the quiet echo of that moment of our creation, of our observable universe.
Innerhalb der nächsten zwei Jahre also werden wir den Soundtrack ein wenig lauter stellen können und das Universum als Klangbild ausgeben. Aber wenn wir jene allerfrühesten Momente erfassen können, wird uns einem Verständnis des Urknalls viel näher bringen, was uns wiederum näher an einige der komplexesten, am schwersten zu fassenden Fragen bringt. Wenn wir einen Film des Universums rückwärts abspielten, wüssten wir, dass es in der Vergangenheit einen Urknall gegeben hat und wir könnten sogar die Kakophonie seines Klangs wahrnehmen. Aber war unser Urknall der einzige Urknall? Ich denke, dass wir die Frage stellen müssen: Ist so etwas schon einmal passiert? Wird es sich wiederholen? Ich finde, im Sinne der Herausforderung, die TED darstellt – das Staunen wieder zu entzünden – können wir Fragen stellen, zumindest in dieser letzten Minute, die sich uns sonst vielleicht für immer entziehen könnten.
So within the next few years, we'll be able to turn up the soundtrack a little bit, render the universe in audio. But if we detect those earliest moments, it'll bring us that much closer to an understanding of the Big Bang, which brings us that much closer to asking some of the hardest, most elusive, questions. If we run the movie of our universe backwards, we know that there was a Big Bang in our past, and we might even hear the cacophonous sound of it, but was our Big Bang the only Big Bang? I mean we have to ask, has it happened before? Will it happen again? I mean, in the spirit of rising to TED's challenge to reignite wonder, we can ask questions, at least for this last minute, that honestly might evade us forever.
Aber wir müssen uns fragen: Ist es möglich, dass unser Universum nur ein Ableger einer größeren Geschichte ist? Oder ist es möglich, dass wir nur ein Ableger eines Multiversums sind – jeder Ableger mit seinem eigenen Urknall in seiner Vergangenheit – vielleicht haben einige von ihnen Trommel spielende Schwarze Löcher, andere vielleicht nicht – in einigen gibt es vielleicht intelligentes Leben, in anderen nicht – nicht in unserer Vergangenheit, nicht in unserer Zukunft, aber doch in irgendeiner Weise fundamental mit uns verbunden? Wir müssen uns also fragen: Wenn es ein Multiversum gibt, existieren dann in einem anderen Fragment dieses Multiversums Lebewesen? Dies sind meine Geschöpfe des Multiversums. Gibt es andere Lebewesen in diesem Multiversum, die sich über uns Gedanken machen und über ihre eigenen Ursprünge? Und wenn es sie gibt, kann ich mir vorstellen, dass sie wie wir sind, dass sie rechnen und Computercodes schreiben, Instrumente bauen, versuchen, das entfernteste Geräusch ihrer Herkunft auszumachen und sich fragen, wer noch da draußen ist.
But we have to ask: Is it possible that our universe is just a plume off of some greater history? Or, is it possible that we're just a branch off of a multiverse -- each branch with its own Big Bang in its past -- maybe some of them with black holes playing drums, maybe some without -- maybe some with sentient life, and maybe some without -- not in our past, not in our future, but somehow fundamentally connected to us? So we have to wonder, if there is a multiverse, in some other patch of that multiverse, are there creatures? Here's my multiverse creatures. Are there other creatures in the multiverse, wondering about us and wondering about their own origins? And if they are, I can imagine them as we are, calculating, writing computer code, building instruments, trying to detect that faintest sound of their origins and wondering who else is out there.
Vielen Dank. Vielen Dank.
Thank you. Thank you.
(Applaus)
(Applause)